Python 序列切片的身份

Question

我注意到某些序列类型的切片具有“身份”，即id()返回的值，我根本无法理解。 我在列表和字符串中看到它，这让我认为它与 CPython 中序列或切片的实现有关。

如3. 数据 model - Python 3.11.0 文档中所述：

CPython 实现细节：对于 CPython，id(x) 是存储 x 的 memory 地址。

>>> l = list(range(10))
>>> l
[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
>>>
>>> l[3]
3
>>> l[7]
7
>>>
>>> id(l)
1931973192256
>>> id(l[3])
1931941276016
>>> id(l[7])
1931941276144

到目前为止，我希望看到列表 object 的 memory 地址与从列表返回的各个元素不同，这没有什么不寻常的。 但是，在查看列表的各个部分时，memory 地址对我来说没有意义：

>>> l[2:]
[2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
>>> l[5:]
[5, 6, 7, 8, 9]
>>> l[3:9]
[3, 4, 5, 6, 7, 8]
>>> l[:-6]
[0, 1, 2, 3]
>>>
>>> id(l[2:])
2813785568448
>>> id(l[5:])
2813784049664
>>> id(l[3:9])
2813784049664
>>> id(l[:-6])
2813784049664
>>> id(l[2:])
2813784049664

在列表的第一个切片之后， id()返回相同的值，而不管切片之后的样子。

我的问题是，当列表被切片时， id()返回 memory 地址到底是什么？ 还有一个后续问题，为什么第一个和第二个切片标识不同，但后面的切片是相同的，包括第一个切片？

Answer 1

此行为是由于 Cpython 优化。 让我们从

>>> l[2:]

切片列表总是会创建一个新列表。 由于分配和释放列表 object 是一项昂贵的操作，因此 python 解释器会跟踪free_list ，它是指向PyListObject的指针数组。

/* Empty list reuse scheme to save calls to malloc and free */
#ifndef PyList_MAXFREELIST
#  define PyList_MAXFREELIST 80
#endif

struct _Py_list_state {
#if PyList_MAXFREELIST > 0
    PyListObject *free_list[PyList_MAXFREELIST];
    int numfree;
#endif
};

因此，当您请求一个新列表（记住切片也会创建一个新列表）时，它会从此空闲列表中提供（如果空闲列表可用）。

if (PyList_MAXFREELIST && state->numfree) {
        state->numfree--;
        op = state->free_list[state->numfree];
        OBJECT_STAT_INC(from_freelist);
        _Py_NewReference((PyObject *)op);
}

由于您要立即丢弃列表 object ，因此 python 解释器会调用list_dealloc ，这将恢复此free_list 。

if (state->numfree < PyList_MAXFREELIST && PyList_CheckExact(op)) {
        state->free_list[state->numfree++] = op;
        OBJECT_STAT_INC(to_freelist);
}

下次进行切片时，您实际上是从free_list获取对同一列表 object 的引用。